Třídy, polymorfismus. A0B36PR2-Programování 2 Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické

Transkript

1 Třídy, polymorfismus A0B36PR2-Programování 2 Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické

2 Polymorfizmus ~ vícetvarost Polymorfizmus základní vlastnost objektového přístupu základní princip polymorfismu: schopnost metody pracovat ( přizpůsobit se ) podle typu objektu, na který působí příklady: točit volantem, zaplatit vypni, 2

3 Polymorfismus - příklad Co má zobrazená hierarchie tříd společné? SPÍNAČ!!! lze spustit zařízení způsob spuštění závisí na typu objektu zařízení na elektřinu domácí spotřebič elektromobil počítač lednice sekačka notebook motorový člun mobilní telefon 3

4 Polymorfismus, řešení: abstraktní třída Jedno řešení polymorfismu je použití abstraktní třídy (AT) AT slouží pro specifikaci společných vlastností AT zajistí jednotné pojmenování společných metod při zachování specifického chování dotčeného objektu POLYMORFISMUS Často nepoužitelné nutná hierachie tříd přednost má interface 4

5 Abstraktní třída Abstrakce (abstraktní třídy) - přínos objektového přístupu Příklad: čítače - abstraktní metody zvetsi() zmensi() reset() Všechny třídy implementující čítače mají uvedené metody, resp. každá třída, která implementuje čítač musí tyto metody implementovat Lze tedy zavést jednu abstraktní třídu charakterizující hierarchii všech tříd čítačů, tato abstraktní třída je kořenem této hierarchie Abstraktní třída je společný předek tříd, jejichž metody (abstraktní) vyžadujme naprogramovat podle potřeb příslušných podtříd

6 Abstraktní třída public abstract class CitacAbstraktni { static int hodnota = 0; abstract int gethodnota(); abstract void zvetsi(); abstract void zmensi(); abstract void nastav(); Abstraktní datový typ, pouze rozhraní class MujCitac extends CitacAbstraktni { public int gethodnota(){return hodnota; public void zvetsi(){hodnota++; public void zmensi(){hodnota--; public void reset(){hodnota = 0; Implementace datového typu Pro uživatele je implementace skryta, používá jen veřejné metody objektu A0B36PR1-11 6

7 Abstraktní třída class JinyCitac extends MujCitac { public void zvetsi(){ if(hodnota >=4)hodnota=0; else hodnota++; public void zmensi(){ if(hodnota < 0)hodnota=4;else hodnota--; A0B36PR1-11 7

8 Abstraktní třída class CitacZnakovy extends CitacAbstraktni { static char hodnota = 'a'; public int gethodnota(){return hodnota; public void zvetsi(){hodnota=(char)(((int)hodnota)+1); public void zmensi(){hodnota=(char)((int)hodnota-1); public void nastav(){hodnota = 'a';

9 Abstraktní třída, abstraktní metody Abstrakce (abstraktní třídy) - přínos objektového přístupu Příklad: grafické objekty - abstraktní metody abstract void otoc(); abstract void zmensi(); Společný předek tříd, jejichž (některé) metody vyžadujme naprogramovat podle potřeb příslušných podtříd Implementace je přenechána následníkům resp. implementace je vynucena Abstraktní třída může obsahovat datové složky a neabstraktní metody Třídy mají společnou vlastnost vyjádřenou jako abstraktní metoda Předpoklad systematického polymorfismu stejný název metody, různá funkce pro různé objekty lze vytvořit referenci na abstraktní třídu, nikoli její instanci! Metody jsou označeny abstract,mají svůj typ, ale nemají parametry ani tělo Třída s alespoň jedinou abstraktní metodou je abstraktní třídou, označená rovněž abstract class Přeprogramovávat je povinné jen abstraktní metody Detaily implementace jsou ponechány na příslušných potomcích, proto abstraktní třídy neimplementují konkrétní těla metod 9

10 Abstraktní třída - příklad abstract class Rodic { public int i; abstract int znasob(); void seti(int novei) { i = novei; class Potomek1 extends Rodic { int znasob() { return i * 2; class Potomek2 extends Rodic { int znasob() { return i * 3; Výstup: Hodnota je: 6 Hodnota je: 9 public static void main(string[] args) { Rodic pot; pot = new Potomek1(); pot.seti(3); System.out.println("Hodnota je: " + pot.znasob()); pot = new Potomek2(); pot.seti(3); System.out.println("Hodnota je: " + pot.znasob()); 10

11 Abstraktní třídy a polymorfizmus Pomocí referenční proměnné předka lze využívat i metody potomka Lze použít referenční proměnnou na abstraktní třídu Často se využívají abstraktní metody k definici universálního předka Jasně nadefinujeme, jakou signaturu musejí mít některé metody následníků pro jednotné ovládání, donutíme programátory to respektovat (nebo rozhraním viz dále) Možnost rozšiřování, ování, není nutný žádný switch Použití abstraktní třídy není nutné, kořenová třída nemusí být abstraktní Jiná možnost pro polymorfismus - interface 11

12 Rozhraní interface Co mají zobrazené třídy společné? SPÍNAČ!!! Je možné najít společného předka? Není, resp. bylo by to nepřirozené!!! Řešení rozhraní, interface!!! počítač notebook domácí spotřebič sekačka automobil lednice motorový člun mobilní telefon 12

13 Rozhraní - interface Java neumožňuje vícenásobnou dědičnost (problematická záležitost) řešení rozhraní (interface) Koncepčně můžeme interface považovat za totálně abstraktní třídu, která může obsahovat pouze: abstraktní metody konstanty (implicitně public static final) Interface je konstrukce, která definuje přidané a vyžadované vlastnosti třídy výčtem jejích instančních metod Deklarace rozhraní = deklarace hlaviček metod bez implementace, podobně jako v abstraktních metodách Třída, která chce rozhraní použít, musí všechny metody rozhraní implementovat (překrýt) 13

14 Použití interface, implementace Rozhraní jsou implementována třídami Objekty tříd, které implementují stejné rozhraní jsou "zaměnitelné" tímto rozhraním obdobně, jako jsou zaměnitelné hardwarové prvky se stejným rozhraním Rozhraní má tyto vlastnosti (na rozdíl od abstraktní třídy): nedeklaruje žádné proměnné třída může implementovat více rozhraní!! rozhraní nesouvisí s dědičností tříd, s hierarchií tříd různé třídy a implementace téhož rozhraní! nevynucuje příbuzenské vztahy vnucuje dovednosti těm, co by toho měly být schopni příklad Serializable!! viz PR1 14

15 Rozhraní - příklad interface Inter { public void jednotnyvystup(); class Prvni implements Inter { int data; Prvni Druha Prvni(int vstup) { this.data = 14 * vstup; public void jednotnyvystup (){ System.out.println("Data jsou ciselna: " + this.data); class Druha implements Inter { String data; Druha(char vstup) { this.data = "string " + vstup; public void jednotnyvystup (){ System.out.println("Data jsou retezec: " + this.data); public class Testrozhrani{ public static void main(string[] args) { new Prvni(14).jednotnyVystup(); new Druha('g').jednotnyVystup(); Data jsou ciselna: 196 Data jsou retezec: string g 15

16 Použití rozhraní jako referenční proměnné Proměnnou rozhrani je možné jako referenční proměnnou pro reference na instance tříd, které toto rozhraní implementují Je možné volat takto metody rozhraní, nikoli metody tříd! public class Test_rozhrani{ public static void main(string[] args) { Inter i; Prvni p = new Prvni(14); i=p; i.jednotnyvystup(); Druha d = new Druha('g'); i=d; i.jednotnyvystup(); 16

17 Příklad 2: ADT - programově public interface Citac { public int gethodnota(); public void zvetsi(); public void zmensi(); public void reset(); Abstraktní datový typ, pouze rozhraní public class MujCitac implements Citac { private int hodnota = 0; public int gethodnota(){return hodnota; public void zvetsi(){hodnota++; public void zmensi(){hodnota--; public void reset(){hodnota = 0; Implementace datového typu Pro uživatele je implementace skryta, používá jen veřejné metody objektu A0B36PR

18 Příklad2: ADT - programově public class JinyCitac implements Citac { private static int hodnota; public int gethodnota(){return hodnota; public void zvetsi(){if {(hodnota >=4 ) hodnota=0;else hodnota++; public void zmensi(){if (hodnota < 0) hodnota=4;else hodnota--; public void reset(){hodnota = 0; A0B36PR

19 Oblasti použití rozhraní Vnucení metod třídě bez nutnosti zařazení do hierarchie Vytváření "vícenásobného" dědění Nalezení podobných "dovedností" pro třídy různých hierarchií mohly vzniknout děděním tříd z knihovny, jiných autorů... společný předek by byl vykonstruovaný Trend - použití rozhraní namísto abstraktních tříd dodávka: neabstraktní třída + rozhraní (popisuje všechny metody) Pozn: Abstraktní třída může implementovat rozhraní bez skutečné implementace těla metod rozhraní 19

20 Polymorfizmus a rozhraní - příklad I Je-li nutné přistupovat k třídám různých hierarchií stejným způsobem a nelze-li vytvořit společného předka, pak použijeme rozhraní interface Vazitelny { public void vypishmotnost(); class Clovek implements Vazitelny { int vaha; String profese; Clovek(String povolani, int tiha) { profese = povolani; vaha = tiha; public void vypishmotnost() { System.out.println(profese + ": " + vaha); public int gethmotnost() { return vaha; 20

21 Polymorfizmus a rozhraní - příklad II class Kufr implements Vazitelny { int vaha; Kufr(int tiha) { vaha = tiha; public void vypishmotnost() { System.out.println("kufr: " + vaha); 21

22 Polymorfizmus a rozhraní - příklad III public class PolymRozhra { public static void main(string[] args) { int vahalidi = 0; Vazitelny[] kusjakokus = new Vazitelny[3]; kusjakokus[0] = new Clovek("programator", 100); kusjakokus[1] = new Kufr(20); kusjakokus[2] = new Clovek("modelka", 51); for (int i = 0; i < kusjakokus.length; i++) { kusjakokus[i].vypishmotnost(); if (kusjakokus[i] instanceof Clovek == true) vahalidi += ((Clovek) kusjakokus[i]).gethmotnost(); //nutno přetypovat!! System.out.println("Ziva vaha: " + vahalidi); programator: 100 kufr: 20 modelka: 51 Ziva vaha:

23 Srovnání rozhraní a abstraktní třídy interface abstraktní třída obsahuje pouze abstraktní metody může obsahovat i neabstraktní metody obsahuje pouze konstanty může obsahovat libovolné položky nemusí mít předchůdce vždy má nadtřídu (např. object) třída může implementovat více rozhraní třída může rozšiřovat právě jednu nadtřídu 23

24 Třída x abstraktní třída x rozhraní Rozhraní = interface totálně abstraktní třída nemůže obsahovat atributy může obsahovat pouze konstanty nemůže mít implementované metody všechny jeho metody jsou abstraktní metody nemůže mít konstruktor nelze vytvořit instanci Třída = class nesmí obsahovat abstraktní metody Abstraktní třída = abstract class nedodělaná třída může obsahovat atributy může mít implementované metody může mít i neabstraktní metody může mít konstruktor nelze vytvořit instanci (konstruktor lze volat z potomka) 24

25 Konec 25

26 Ukázka vytváření UML diagramů tříd v Netbeans, R6.7 Reverzní inženýrství Pravým tlačítkem na projekt Vybrat Reverse engineering, O.K. rozkliknout v UML projektu - Model záložku Model pravým tlačítkem kliknout na balíček z java projektu a zvolit "Create Diagram". Potom vybrat třeba "Class diagram" a mělo by se otevřít okénko Pro experimety 26

27 Abstraktní třída příklad Příklad návrh menu (a základních funkcí ) pro grafický editor Třída Grafický objekt má metody společné pro všechny podtřídy Třída Grafický objekt nemá konkrétní instanci Od všech následníků požadujeme, aby se uměly vytvořit, zmenšit, posunout, otočit a překlopit Grafický objekt Vytvoř Zmenši Posun Otoč Překlop 27

28 Diagram tříd - příklad Trojúhelník je potomkem O2D Chaloupka obsahuje atribut strecha typu Trojúhelník - kompozice 28

29 Diagram tříd - příklad Kam bychom zařadili textový řetězec? mnohoúhelník? městečko? 29